Sr Examen

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Ecuación diferencial sinxdx+cos^2x*ln(y)dy=0

El profesor se sorprenderá mucho al ver tu solución correcta😉

v

Para el problema de Cauchy:

y() =
y'() =
y''() =
y'''() =
y''''() =

Gráfico:

interior superior

Solución

Ha introducido [src]
   2    d                              
cos (x)*--(y(x))*log(y(x)) + sin(x) = 0
        dx                             
$$\log{\left(y{\left(x \right)} \right)} \cos^{2}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)} = 0$$
log(y)*cos(x)^2*y' + sin(x) = 0
Solución detallada
Tenemos la ecuación:
$$\log{\left(y{\left(x \right)} \right)} \cos^{2}{\left(x \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} + \sin{\left(x \right)} = 0$$
Esta ecuación diferencial tiene la forma:
f1(x)*g1(y)*y' = f2(x)*g2(y),

donde
$$\operatorname{f_{1}}{\left(x \right)} = 1$$
$$\operatorname{g_{1}}{\left(y \right)} = 1$$
$$\operatorname{f_{2}}{\left(x \right)} = - \frac{\sin{\left(x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}}$$
$$\operatorname{g_{2}}{\left(y \right)} = \frac{1}{\log{\left(y{\left(x \right)} \right)}}$$
Pasemos la ecuación a la forma:
g1(y)/g2(y)*y'= f2(x)/f1(x).

Dividamos ambos miembros de la ecuación en g2(y)
$$\frac{1}{\log{\left(y{\left(x \right)} \right)}}$$
obtendremos
$$\log{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - \frac{\sin{\left(x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}}$$
Con esto hemos separado las variables x y y.

Ahora multipliquemos las dos partes de la ecuación por dx,
entonces la ecuación será así
$$dx \log{\left(y{\left(x \right)} \right)} \frac{d}{d x} y{\left(x \right)} = - \frac{dx \sin{\left(x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}}$$
o
$$dy \log{\left(y{\left(x \right)} \right)} = - \frac{dx \sin{\left(x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}}$$

Tomemos la integral de las dos partes de la ecuación:
- de la parte izquierda la integral por y,
- de la parte derecha la integral por x.
$$\int \log{\left(y \right)}\, dy = \int \left(- \frac{\sin{\left(x \right)}}{\cos^{2}{\left(x \right)}}\right)\, dx$$
Solución detallada de la integral con y
Solución detallada de la integral con x
Tomemos estas integrales
$$y \log{\left(y \right)} - y = Const - \frac{1}{\cos{\left(x \right)}}$$
Solución detallada de una ecuación simple
Hemos recibido una ecuación ordinaria con la incógnica y.
(Const - es una constante)

La solución:
$$\operatorname{y_{1}} = y{\left(x \right)} = e^{W\left(\frac{\left(C_{1} \cos{\left(x \right)} - 2\right) e^{i x}}{e^{2 i x + 1} + e}\right) + 1}$$
Respuesta [src]
             /                  I*x\
             |(-2 + C1*cos(x))*e   |
        1 + W|---------------------|
             |         1 + 2*I*x   |
             \    E + e            /
y(x) = e                            
$$y{\left(x \right)} = e^{W\left(\frac{\left(C_{1} \cos{\left(x \right)} - 2\right) e^{i x}}{e^{2 i x + 1} + e}\right) + 1}$$
Gráfico para el problema de Cauchy
Clasificación
separable
1st exact
1st power series
lie group
separable Integral
1st exact Integral
Respuesta numérica [src]
(x, y):
(-10.0, 0.75)
(-7.777777777777778, 1.0000000048352562)
(-5.555555555555555, 2.17e-322)
(-3.333333333333333, nan)
(-1.1111111111111107, 2.78363573e-315)
(1.1111111111111107, 8.427456047434801e+197)
(3.333333333333334, 3.1933833808213433e-248)
(5.555555555555557, 3.1237768967464496e-33)
(7.777777777777779, 8.38824356735492e+296)
(10.0, 9.036991477623112e-277)
(10.0, 9.036991477623112e-277)